基于ANSYS的HFCVD金刚石厚膜的热应力分析

金刚石膜中的热应力会削弱金刚石薄膜与基底之间的粘结强度和金刚石膜的机械性能,更严重的会使CVD膜产生热裂纹甚至出现“炸膜”现象。本文根据HFCVD金刚石膜沉积过程中实际工作状态的边界条件,通过有限元软件ANSYS计算分析HFCVD金刚石膜中的热应力分布,并通过实验进行了验证,获得了HFCVD膜中热应力的分布规律以及金刚石膜半径、厚度、沉积温度和冷却速度四项实验条件对热应力的影响。研究结果表明:热应力沿径向分布是不均匀的,在边缘部分有突变;金刚石膜的膜厚,冷却速度和沉积温度对金刚石膜中的热应力影响很大,而金刚石膜的半径对膜中热应力影响较小,从而为HFCVD金刚石膜中热应力的预测与控制提供依据。     

从专利文献分析金刚石涂层工具技术进展

本文采集1975年到2008年金刚石涂层工具技术1100多件世界专利文献,建立专利数据库,从技术和竞争两个方面对其发展脉络和竞争格局进行定量、定性和引证分析。分析表明:(1)在生长工艺、设备及膜/基结合力等技术方面都已比较成熟,金刚石涂层工具已处于产业化阶段,国内外已有批量产品销售;(2)美日等国不仅重视该技术的基础研究和应用基础研究,而且更重视原创技术开发和知识产权的保护;而我国明显表现出严重的重论文轻专利现象;(3)美日等国绝大多数专利为公司开发,原创性专利多,申请量大,实施率较高;而我国大学申请多,企业申请少,专利的实施率较低。我国研发机构应规划适当专利战略,加强研发机构整合,提高专利的授权量,多申请外国专利。     

环境温度对单晶锗片低温抛光去除率的影响研究

在分析了单晶锗片低温抛光工艺的基础上,进行了四种不同参数的单晶锗片低温抛光实验.分析了不同温度条件下,单晶锗片去除速率的变化原因,提出了基于醚类辅助抛光液的自锐型低温抛光工艺,为冰冻固结磨料抛光单晶锗片的研究开辟了新途径.结果表明:环境温度对冰冻固结磨料抛光盘表层融化速率影响显著,10℃时即会导致融化过快;抛光区域摩擦产生的热量小于环境温度-10℃时的对流换热,会导致冰盘表面二次凝固;环境温度-10℃时加入醚类辅助抛光液可实现冰盘在低温下的自锐性.     

固结磨料研磨镁铝尖晶石的材料去除机理

研磨过程中机械去除作用与化学去除作用的有效分离是实现研磨过程可控调节及提高加工表面质量的前提.本文通过尖晶石在不同介质中的材料去除速率,对其在不同研磨液中化学与机械作用的材料去除率进行了分离和计算;采用微/纳压痕仪测量了不同研磨液作用下工件表面的显微硬度,依此分析了其软化层厚度.结果表明:研磨液对镁铝尖晶石工件具有一定的化学去除作用,研磨过程中材料去除以机械作用下的脆性去除为主;研磨液的化学作用主要体现在工件表面形成了一层软化层,其中乙二醇产生的软化层最厚,三乙醇胺最薄.     

抛光垫磨损非均匀性研究

抛光垫是化学机械抛光的重要组成部分,其磨损的非均匀性对被加工工件面型精度和抛光垫修整有重要影响。基于直线摆动式抛光方式,研究了抛光过程中抛光垫与工件的相对运动,建立了抛光垫磨损模型,分析了抛光工艺参数对抛光垫磨损及均匀性的影响。研究结果表明,工件与抛光垫的转速比为1.11,正弦偏心直线摆动形式,摆动幅度系数为2,摆动频率系数在0.1~0.2之间,抛光垫表面磨损更均匀,并根据抛光垫表面磨损特性优化了抛光垫形状。优化的抛光垫具有更好的面型保持性,延长了修整间隔,为抛光工艺设计提供理论指导。     

微晶玻璃水基切削液及其对切削性能的影响

本文针对金刚石线锯锯切微晶玻璃的切削液添加剂:氟化钠、乙二醇和乙二胺进行了研究。通过3因素3水平的正交试验,分析了氟化钠、乙二醇和乙二胺不同添加量对切片表面粗糙度和锯切效率的影响,初步获得了基于降低表面粗糙度和提高锯切效率的切削液配方。在本研究范围内,优化的切削液配方为:在乙二醇体积分数30%、氟化钠质量分数0.1%,切削液pH值为11.5时切割性能最佳。     

金刚石微铣刀头图形化法的制备研究

微细铣削加工技术是具有较高相对精度的精密三维微小零件的制造技术,微零件尺寸和精度在很大程度上依赖于微切削刀具的切削性能。CVD金刚石膜作为一种具有众多卓越特性的功能材料,是制造新型超硬微铣刀的优越刀具材料。本文开展了硅微模具图形化法沉积金刚石膜微铣刀头的实验研究,成功制作了特征尺寸为25μm、50μm和100μm双层金刚石微铣刀头。SEM,ADE等分析结果表明采用的工艺能够获得表面质量好、形状和尺寸精度很高的金刚石微铣刀头,该工艺能够实现批量制造,是制作金刚石微铣刀的理想方法。     

CVD金刚石厚膜的机械抛光及其残余应力的分析

较粗糙的表面是影响金刚石厚膜广泛使用的因素之一。本文对CVD金刚石厚膜进行了机械抛光的正交实验研究。实验结果表明，影响抛光效率的因素依次为抛光盘的磨粒、转速、正压力和抛光面积。采用较大粒度的磨盘，适当增加转速和压力有利于提高抛光的效率。此外用XRD方法对机械抛光前后的膜的残余应力进行了测定和对比分析，结果表明，经过机械抛光，残余拉应力明显减小。     

纳米α-Al2O3磨料抛光单晶硅片光滑表面的形成机理

"将纳米α-Al2O3粉体配制成抛光液并冷冻成冰结抛光垫对单晶硅片进行了抛光,用原子力显微镜观察了抛光表面的微观形貌并测量了其表面粗糙度,采用透射电镜观察了单晶硅片抛光后的断面形貌．为进一步分析抛光过程中的化学作用机理,采用X射线光电子能谱分析了单晶硅片抛光后表面的化学成分．利用纳米压痕仪的划痕附件对单晶硅片进行了划痕测试,研究了抛光过程中的机械作用机理．结果表明纳米α-Al2O3磨料冰冻抛光单晶硅片时,在1 mm￡1 mm的范围内得到了微观表面粗糙度为0.367 nm的超光滑表面,亚表面没有任何损伤,材     

固结磨料研磨蓝宝石衬底的工艺研究

为获得高材料去除率和优表面质量的蓝宝石衬底,采用固结磨料研磨蓝宝石衬底提高加工效率,研究研磨压强、工作台转速、三乙醇胺(TEA)浓度和研磨垫类型四个因素对材料去除率和表面粗糙度的影响,并综合优化获得高材料去除率和优表面质量的工艺参数.结果表明:有图案的研磨垫、研磨压强为100 kPa、工作台转速为120 r/min、三乙醇胺的浓度为5;为最优研磨工艺参数组合,固结磨料研磨蓝宝石的材料去除率为31.1 μm/min,表面粗糙度为0.309 μm.